Il ruolo degli inverter nei sistemi fotovoltaici

Nell'ondata della trasformazione globale dell'energia, la generazione di energia solare fotovoltaica è diventata una forza importante con le sue caratteristiche pulite e rinnovabili . nei sistemi fotovoltaici, sebbene l'inverter sembri poco appariscente, gioca un ruolo vitale e può essere definito il "cuore" e il "cervello" dell'intero sistema . non solo realizza la conversazione di potenza chiave, ma anche la sicurezza di sistema e il sistema di sicurezza, ma anche il sistema di sicurezza, ma anche il sistema di sicurezza, ma il sistema di sicurezza, ma anche la sicurezza di sistema di sicurezza, ma anche il sistema di sicurezza, ma anche il cervello e il cervello, il cervello e influisce profondamente l'efficienza, la stabilità e l'economia dei sistemi fotovoltaici .

I pannelli solari convertono l'energia luminosa in corrente continua (DC) attraverso l'effetto fotoelettrico, ma se è collegato alla griglia di potenza o alla guida di apparecchi quotidiani, deve utilizzare la corrente alternata (AC) .

La funzione più semplice e principale dell'inverter è convertire la DC generata dal pannello solare in AC che soddisfa i requisiti .

Prendi il sistema di casa fotovoltaico come esempio . I pannelli solari sul tetto emettono continuamente DC durante il giorno . Un inverter di stringa con una potenza nominale di 5KW usa una potenza interna di 50hz e una volto di gate isolata (oro a gate isolati (OR IGBT Bipolar) 380v) attraverso la commutazione ad alta frequenza . Questa potenza CA può essere utilizzata direttamente da frigoriferi, condizionatori d'aria, TV e altri apparecchi in casa e la potenza in eccesso può essere collegata alla griglia di potenza per ottenere "autopro-generazione per auto-uso e surplus potenza per la griglia" .}

Nelle centrali elettriche a terra su larga scala, la scala della conversione di potenza di inverter centralizzati è ancora più sorprendente . Ad esempio, in una base fotovoltaica a livello megawatt nella Cina occidentale, un singolo inverter centralizzato con una capacità di 1MW può convertire milioni di watt di energia DC ogni ora, che è equivalente a soddisfare le esigenze di elettricità di migliaia di case {{4 Gli inverter usano strutture topologiche complesse e algoritmi di controllo per garantire che la potenza di uscita AC abbia un tasso di distorsione armonica estremamente bassa (di solito inferiore al 5%), soddisfacendo i rigidi requisiti di qualità della potenza della griglia elettrica ed evitando l'inquinamento alla griglia .

L'intensità della luce, la temperatura, la copertura della polvere e altri fattori causano la modifica della potenza di uscita dei pannelli solari e la funzione di tracciamento del punto di potenza massimo (MPPT) dell'inverter può regolare il punto di lavoro del pannello solare in tempo reale in modo che produca sempre la massima potenza .}

Supponiamo che la massima potenza di un pannello solare in condizioni di prova standard (STC, irradiante 1000W/m², temperatura di 25 gradi) sia 500 W, ma nel funzionamento effettivo, la luce debole nella mattina presto, l'alta temperatura e la copertura nuvolosa nel pomeriggio farà fluttuare la potenza di uscita del pannello solare per fluttuare .}

In questo momento, l'inverter è dotato di algoritmi MPPT avanzati (come il metodo di osservazione delle perturbazioni e il metodo di incremento della conduttanza) cambierà continuamente la tensione di lavoro e la corrente del pannello solare e bloccerà accuratamente il punto di potenza massimo attraverso un rapido ciclo di "regolazione del feedback test"

Secondo le statistiche, gli inverter con efficiente funzione MPPT possono aumentare l'efficienza complessiva della generazione di energia dei sistemi fotovoltaici del 5% - 15% .

In distributed PV scenarios, the advantages of the MPPT function are more obvious. For example, in a rooftop PV system of a residential building, the output characteristics of panels in different strings vary greatly because some panels are blocked by leaves and covered by building shadows. String inverters or micro inverters are equipped with independent MPPT modules for each string or each panel, che può ottimizzare l'efficienza della generazione di energia di ciascuna parte separatamente, evitare l '"effetto della scheda corta" e massimizzare la generazione di energia dell'intero sistema .

Il sistema fotovoltaico è esposto all'esterno per lungo tempo e affronta vari rischi come anomalie della griglia, guasti alle attrezzature e ambiente naturale . La funzione di protezione dell'inverter è come una "protezione di sicurezza" per garantire il funzionamento stabile del sistema .

When the power grid is out of power due to a fault, if the PV system continues to supply power to the local power grid, an "island" will be formed, which will not only cause electric shock hazards to maintenance personnel, but also damage equipment. The island protection device built into the inverter can quickly detect abnormal changes in frequency, voltage and other parameters at the moment of power outage, and cut off the output within 2 seconds Per evitare l'effetto dell'isola .

Ad esempio, quando un tifone ha causato paralizzati la griglia elettrica in una determinata area, l'inverter del sistema fotovoltaico locale è collegato prontamente alla griglia di potenza, garantendo efficacemente la sicurezza del personale di riparazione e l'integrità dell'attrezzatura .

Quando la tensione di uscita del pannello solare è troppo elevata (come un'ondata di tensione a causa di una calo di temperatura improvvisa), si verifica un guasto a corto circuito nel circuito o la corrente di carico è troppo grande, l'inverter innescerà automaticamente il meccanismo di protezione e la protezione in modo eccessivo e limiti per limitare il circuito e limitare il circuito per limitare il circuito e limitare la protezione delle attrezzature per le attrezzature per le attrezzature . Funzione . Quando la temperatura del dispositivo di alimentazione interno è troppo alta, si raffredda avviando la ventola di raffreddamento, riducendo la potenza di output, ecc.

With the continuous increase in PV installed capacity, the role of inverters in grid interaction is becoming increasingly important. It not only needs to smoothly integrate electric energy into the grid, but also needs to meet the grid's requirements for power quality, stability and regulation capabilities. ​

L'inverter controlla la forma d'onda e la fase della corrente di uscita in modo che la potenza CA di output sia nella stessa frequenza e fase della tensione della griglia e controlla il contenuto armonico a un livello estremamente basso ., ad esempio, i moderni inverter smart possono controllare la velocità di distorsione armonica attuale (THD) entro il 3%, vicino all'ondata ideale, ridurre l'interferenza alla griglia e Grid . Inoltre, l'inverter può anche regolare il fattore di potenza in base alla domanda della griglia per renderlo vicino a 1, migliorando così l'efficienza di trasmissione della griglia .

Spinti dalla globalizzazione dell'elettricità verde, i sistemi fotovoltaici si sono gradualmente trasformati da semplici unità di generazione di energia a nodi intelligenti con capacità di supporto della griglia . Nuove funzioni di supporto degli invertili come la regolazione della potenza attiva e la reattiva della potenza . quando il carico della griglia è il picco, l'inverterio può ridurre attivamente l'output di alimentazione per evitare un'evidenza sulla griglia; Quando la tensione della griglia è bassa, l'inverter può produrre una potenza reattiva per aumentare il livello di tensione della griglia . in Germania, gli inverter di alcune centrali elettriche fotovoltarie hanno realizzato la funzione di "centrale elettrica virtuale" attraverso la comunicazione in tempo reale con il centro di spedizione di potenza, ha partecipato efficacemente al regolamento di carico di punta della griglia di potenza e dell'impostazione della capacità di assorbimento {{4

I moderni inverter integrano generalmente le funzioni di raccolta dei dati, comunicazione e analisi intelligente, diventando la "governante intelligente" del sistema fotovoltaico . attraverso sensori integrati, l'inverter monitora la tensione di input CC, la corrente di uscita AC, la frequenza delle apparecchiature e la temperatura delle apparecchiature e altri parametri in tempo reale e caricano i dati sulla piattaforma di monitoraggio attraverso il filo (RS485) Wifi) comunicazione .

Il personale operativo e di manutenzione può visualizzare in remoto lo stato operativo, i dati sulla generazione di energia e le informazioni sulla sveglia del sistema fotovoltaico tramite l'app per il telefono cellulare o il computer . Ad esempio, quando la generazione di alimentazione di un determinato pannello diminuisce a causa dell'accumulo di polvere, l'inverter emetterà una sveglia e posizionerà l'allarme e si farà allarme {1 Gli inverter avanzati hanno anche funzioni di manutenzione predittiva . attraverso l'analisi dell'apprendimento automatico dei dati storici, il rischio di fallimento delle apparecchiature può essere previsto in anticipo, trasformando la manutenzione passiva in manutenzione attiva .

In sintesi, l'inverter integra molteplici funzioni come conversione di potenza, ottimizzazione di potenza, protezione della sicurezza, interazione della griglia e gestione intelligente nel sistema fotovoltaico . le sue prestazioni determinano direttamente l'efficienza della generazione di potenza, la stabilità e i vantaggi economici del sistema PV . Fusion migliorerà ulteriormente le prestazioni degli inverter, promuoverà l'industria fotovolta